Java - Klassen und Objekte

Transkript

1 Java - Klassen und Objekte Der Würfel hat 12 Kanten. Der Würfel ist grün eingefärbt. Die Kanten sind in schwarz gezeichnet. Der Würfel kann gedreht werden. Die Kantenfarbe und die Seitenfarbe kann verändert werden. Die Kantenlänge kann verändert werden Leibniz Universität IT Services Anja Aue

2 Objekt Beschreibung: Kantenlänge von 5,5 cm. Farbe grün. Methode: Drehen. Methode: Neue Farbe. Java - Einführung Seite 2

3 Objekt Substantive in einem Text. Ein Ding (Exemplar, Instanz) aus der realen Welt. Beschreibung durch Attribute (Eigenschaften). Veränderung der Attribute durch Aktionen wie Drehen, Färben etc. Java - Einführung Seite 3

4 Klasse Ein Würfel hat eine Kantenlänge von x und eine Farbe. Jeder Würfel kann gedreht werden. Jeder Würfel kann eingefärbt werden. Java - Einführung Seite 4

5 Objektorientierte Programmierung Abstraktion von Gegenstände der realen Welt mit Hilfe von Klassen Methoden und Attribute werden gekapselt. Die Attribute können nur mit Hilfe der Methoden verändert werden. Die Attribute können nicht von außen direkt verändert werden. Eltern können von Kindern erben. Ein Rechteck erbt Eigenschaften von einem Würfel. Java - Einführung Seite 5

6 Klasse und Objekt Klasse Östl. Länge Nördl. Länge Zeitkorrektur gegen 10 östl. Länge Ort Objekt 9, Minute Hannover Ausgabe der Information Ändert Informationen Java - Einführung Seite 6

7 Beispiel Klasse Postalische Adresse Straße Hausnummer Postleitzahl Ort Wohnt an der Adresse Zieht um Person Anrede Vorname Nachname ändert Java - Einführung Seite 7

8 Beispiel Objekt Postalische Adresse Schloßwender Str Hannover Wohnt Schloßwender Str 5 ; Hannover Zieht um in den Welfengarten 6, Hannover Person Herr Tom Meier Ändert den Namen in Meier-Müller Java - Einführung Seite 8

9 Java-Projekt in NetBeans anlegen File New Project. Java - Einführung Seite 9

10 1. Schritt: Auswahl einer Projektkategorie Categories Java. Projects Java Application. Das Grundgerüst für eine Java-Anwendung wird automatisiert erstellt. Java - Einführung Seite 10

11 2. Schritt: Name und Speicherort des Projekts Java - Einführung Seite 11

12 Datei Klasse dem Projekt hinzufügen File New File. Categories Java. File Types Java Class. Java - Einführung Seite 12

13 Festlegung des Klassennamens Eingabe eines Class Name. Der Klassenname ist gleichzeitig der Dateiname. Klassennamen beginnen immer mit einem Großbuchstaben. Java - Einführung Seite 13

14 Klasse Kreis in Java public class Kreis { double radius; double umfang; double flaeche; String farbe; Attribute / Eigenschaften public Kreis(){ radius = 0; farbe = "blau"; } Konstruktor public void schreiberadius(double radius) { this.radius = radius; flaeche = Math.PI * Math.pow(radius, 2); this.umfang = 2 * radius * Math.PI; } Methoden Java - Einführung Seite 14

15 Objektvariable public static void main(string[] args) { Kreis kreisblau; } Klasse variable. Eine Objektvariable von einer bestimmten Klasse wird deklariert. Die Klasse entspricht einem Namen in einem Klassenkopf. Der Name ist in dem Paket eindeutig. Java - Einführung Seite 15

16 Verweis auf ein Objekt public static void main(string[] args) { Kreis kreisblau; kreisblau = new Kreis(); } new Klasse(arg01, argn). Mit Hilfe des Schlüsselwortes new wird eine Instanz von einer Klasse erzeugt. Es wird ein konkretes Objekt erzeugt. Es wird ein Konstruktor der Klasse aufgerufen. Der Speicherort des Objekts wird in der Objektvariablen gespeichert. Die Variable verweist auf eine bestimmte Adresse. Java - Einführung Seite 16

17 Instanzierung Klasse Kreis Radius Farbe Setzte Radius Setze Farbe Lese Informationen Objekt Blau 5 Blau Objekt Rot 1 Rot Java - Einführung Seite 17

18 Objekte (Instanzen) einer Klasse Beschreiben ein konkretes Ding. Jedes Ding einer bestimmten Gruppe (Klasse) wird auf eine bestimmte Art mit Hilfe von Konstruktoren erzeugt. Jedes Ding unterscheidet sich von allen anderen Dingen in einer Gruppe durch mindestens einen Attributwert. Jedes Ding einer Klasse hat die gleichen Methoden, um die Attribute zu verändern. Java - Einführung Seite 18

19 Grundgerüst einer Klasse public class Kreis { } Jede Klasse hat einen Klassenkopf zugriffsmodifikator class name. In dem Klassenrumpf werden Attribute, Konstruktoren und Methoden definiert. Der Klassenrumpf wird durch die geschweiften Klammern begrenzt. Java - Einführung Seite 19

20 Zugriffsmodifikatoren public. Alle anderen Klassen und Pakete können auf die Klasse zugreifen. Die Klasse kann Eigenschaften und Methoden vererben. Pro Datei wird eine öffentliche Klasse definiert. private. Auf die Klasse kann nicht von außen zugegriffen werden. final. Die Klasse kann keine Eigenschaften und Methoden an andere Klassen vererben. Java - Einführung Seite 20

21 Klassenname Beginn mit einem Großbuchstaben. Zum Beispiel Person. Nutzung der Kamel-Notation. Zum Beispiel PrivatKunde. Jedes Wort beginnt mit einem Großbuchstaben. Der Name spiegelt die Bezeichnung eines Dinges in der realen Welt wieder. Der Name ist eindeutig innerhalb eines Packages. Java - Einführung Seite 21

22 Attribute in Java public class Kreis { double radius; String farbe; public class Kreis { private double radius; private String farbe; Java - Einführung Seite 22

23 Attribute (Instanzvariablen, Felder) Typ variable. Beschreibung einer Objektgruppe. Datenstruktur eines Objektes. Variablen in einer Klasse. Der Wert eines Objektes unterscheidet sich mindestens in einem Attributwert von allen anderen Objekten einer Gruppe Java - Einführung Seite 23

24 Zugriffsmodifikatoren für Instanzvariablen private String farbe; public String farbe; String farbe; public. Standardmäßig sind alle Variablen öffentlich. Die Variable kann von der dazugehörigen Klasse und allen anderen Klassen innerhalb des Packages verändert werden. private. Die Variable kann nur innerhalb der dazugehörigen Klassen verändert werden. Die Variable ist vor Veränderungen von außen geschützt. Java - Einführung Seite 24

25 Hinweis zu Namen von Instanzvariablen Es sollten nur die Buchstaben A... Z und a.. z genutzt werden. Alle Ziffern von 0 bis 9 können genutzt werden. Aber nicht am Anfang eines benutzerdefinierten Namens. Der Unterstrich kann mehrere Wörter in einem Namen verbinden. Schlüsselwörter werden als benutzerdefinierte Namen nicht genutzt. (siehe java/nutsandbolts/_keywords.html). Kamel-Notation (zum Beispiel kreisradius). Das erste Wort beginnt mit einem Kleinbuchstaben. Alle nachfolgenden Wörter beginnen mit einem Großbuchstaben. Java - Einführung Seite 25

26 Prinzip Datenkapselung Instanzvariablen (Attribute) sollten immer als private deklariert werden. Attributwerte sind in einer Klasse gekapselt. Sie können nur durch die entsprechenden Methoden der Klasse verändert werden. Attributwerte sind vor Veränderungen von außen geschützt. Java - Einführung Seite 26

27 Methoden in Java public class Kreis { public void schreiberadius(double radius) { this.radius = radius; } public String leseinformation() { String ausgabe; ausgabe = "Radius: " + radius; ausgabe = ausgabe + "\nfarbe: " + farbe; return ausgabe; } Java - Einführung Seite 27

28 Methoden Abfolge von Anweisungen, die der Computer versteht. Zusammenfassung von Aktionen. Schnittstellen zum Benutzer. Setzen von nicht-öffentlichen Instanzvariablen. Java - Einführung Seite 28

29 Aufbau von Methoden public void schreibefarbe(string farbe) { this.farbe = farbe; } Methoden haben einen Methodenkopf Rückgabewert name(param01, paramn). Der Methodenrumpf fasst die verschiedenen Anweisungen zusammen. Der Methodenrumpf beginnt und endet mit den geschweiften Klammern. Java - Einführung Seite 29

30 Methodennamen Beginn mit einem Kleinbuchstaben. Zusammengesetzte Namen: Das erste Wort beginnt mit einem Kleinbuchstaben. Alle anderen Wörter beginnen mit einem Großbuchstaben. Der Name spiegelt die Aktion wieder. Häufig wird ein Verb für einen Methodennamen genutzt. Der Name ist eindeutig in der Klasse. Java - Einführung Seite 30

31 Weitere Hinweise Methoden, die Werte für Instanzvariablen setzen, beginnen häufig mit setze oder set. Methoden, die Werte für Instanzvariablen lesen, beginnen häufig mit liefere oder get. Methoden, die zwei Werte vergleichen beginnen häufig mit is. Java - Einführung Seite 31

32 Parameterliste (param01, paramn). Beginn und Ende mit runden Klammern. Die Parameter in der Liste werden durch Kommata getrennt. Die Parameterliste kann leer sein. In den Klammern werden keine Parameter aufgelistet. Java - Einführung Seite 32

33 Parameter Definition eines Parameters: Typ variable. Die Parameter im Aufruf der Methode entsprechen der Anzahl der zu übergebenen Parameter in der Parameterliste im Kopf. Die Typen der Parameter im Aufruf und im Methodenkopf sollten gleich sein. Java - Einführung Seite 33

34 Zugriffsmodifikator Eine Methode ist meist public (öffentlich) sein. Die Methode kann von außen aufgerufen werden. Die Methode stellt eine Schnittstelle nach außen dar. Eine private Methode kann nur innerhalb der Klasse aufgerufen werden. Die Methode ist nicht nach außen sichtbar. Java - Einführung Seite 34

35 Aufruf der Methode Kreis kreisrot String fuellfarbe = "Rot"; kreisrot.schreibefarbe("rot"); kreisrot.schreibefarbe(fuellfarbe); Instanz.Methode(arg01, arg02, argn). Methoden werden von Objekten ihrer Klasse aufgerufen. Objekt und Methode werden mit dem Punkt-Operator verbunden. Der Methodenname muss immer mit runden Klammern angegeben werden. In den runden Klammern werden die Parameter entsprechend des Methodenkopfes übergeben. Java - Einführung Seite 35

36 Übergabe der Parameter public void schreibefarbe(string farbe) kreisrot.schreibefarbe("rot"); Das erste Argument im Aufruf initialisiert den ersten Parameter. Das zweite Argument übergibt einen Wert an den zweiten Parameter und so weiter. Argument und Parameter sollten den gleichen Datentyp haben. Java - Einführung Seite 36

37 Wertparameter ( Call by value ) public void schreibefarbe(string farbe) kreisrot.schreibefarbe("rot"); Beim Aufruf einer Methode wird der Wert einer Variablen übergeben. Werte von primitiven Datentypen werden kopiert. Die Quelle ist schreibgeschützt. Der Wert der Quelle wird nicht verändert. Referenzen in Objektvariablen werden kopiert. Methode und der Parameter im Aufruf verweisen aber auf das gleiche Objekt im Speicher! Java - Einführung Seite 37

38 Variablen in Methoden public double berechneflaeche(double radius) { double flaeche; if (radius!= this.radius) { this.radius = radius; } } flaeche = Math.PI * Math.pow(this.radius, 2); return flaeche; Java - Einführung Seite 38

39 Instanzvariablen in Methoden this.radius radius Alle Instanzvariablen können in allen Methoden der Klasse genutzt und verändert werden. Instanzvariablen sind lokal in einer Klasse gekapselt. this.instanzvariable. Das Schlüsselwort this ist ein Platzhalter für das Objekt, welches die Methode aufgerufen hat. Es wird die Instanzvariable des Aufrufers genutzt. Objektvariable und der Platzhalter werden mit einem Punkt verbunden. Java - Einführung Seite 39

40 Deklaration von Variablen in Methoden public double berechneflaeche(double radius) { double flaeche; flaeche = Math.PI * Math.pow(this.radius, 2); Datentyp variable. Der Datentyp gibt an, welche Art von Werten gespeichert werden soll. Die, in einer Methode deklarierte Variable, kann nur in dieser Methode genutzt werden. In Methoden deklarierte Variablen sind lokal. Java - Einführung Seite 40

41 Existenz von Variablen in Methoden public double berechneflaeche(double radius) { double flaeche; this.radius = radius; flaeche = Math.PI * Math.pow(this.radius, 2); Eine Instanzvariable ist in der Klasse existent, in der sie deklariert ist. Eine lokale Variable ist nur in dem Block existent, in dem sie definiert wurde. Ein Block wird durch geschweifte Klammern gekennzeichnet. Ein Parameter ist nur in der Methode sichtbar, in deren Parameterliste dieser definiert ist. Java - Einführung Seite 41

42 Sichtbarkeit von Variablen in Methoden public double berechneflaeche(double radius) { double flaeche; this.radius = radius; flaeche = Math.PI * Math.pow(this.radius, 2); Eine lokale Variable ist nur in dem Block sichtbar, in dem sie definiert wurde. Ein Parameter einer Methode entspricht einer lokalen Variablen. Eine Instanzvariable kann von einer lokalen Variablen gleichen Namens überdeckt werden. NetBeans zeigt eine Warnung an. Bei einer Überdeckung muss die Instanzvariable in Verbindung mit this genutzt werden! Java - Einführung Seite 42

43 Prozedur public void schreiberadius(double radius) void schreiberadius(double radius) Die Methode gibt keinen Wert an den Aufrufer zurück, Das Schlüsselwort void kennzeichnet Methoden, die keinen Wert an den Aufrufer zurückgeben. Java - Einführung Seite 43

44 Funktion public String leseinformation() { String ausgabe; ausgabe = "Radius: " + radius; ausgabe = ausgabe + "\nfarbe: " + farbe; return ausgabe; } Die Methode gibt einen Wert von einem bestimmten Datentyp an den Aufrufer zurück, In diesem Beispiel wird ein String-Wert zurückgegeben. Java - Einführung Seite 44

45 Datentyp des Rückgabewertes public String leseinformation() Eine Methode kann jeden primitiven Datentyp oder Objekttyp zurück geben. Eine Methode gibt immer eine Datenstruktur / einen Wert zurück. Java - Einführung Seite 45

46 Rückgabe des Wertes public String leseinformation() { return ausgabe; } Mit Hilfe von return wird ein Wert an den Aufrufer zurückgegeben. Die Methode wird beendet. Der Rückgabewert sollte den gleichen Typ, wie im Methodenkopf angegeben, besitzen. Java - Einführung Seite 46

47 Aufruf der Methode String ausgabe; ausgabe = kreisrot.leseinformation(); Der Rückgabewert einer Methode kann einer Variablen zugewiesen werden. Die Variable ist vom gleichen Typ wie die Methode. Java - Einführung Seite 47

48 Rückgabewert in switch-anweisungen public String gebergbfarbe() { } switch(this.farbe) { case "blau": return "0,0,255"; case "rot": return "255,0,0"; default: return "unbekannte Farbe"; } Java - Einführung Seite 48

49 Aufruf von Instanzmethoden public String leseinformation() { String ausgabe; ausgabe = "Radius: " + radius; ausgabe = ausgabe + "\nfarbe: " + this.farbe; ausgabe = ausgabe + "\nfläche: " + this.berechneflaeche(radius); return ausgabe; } Methoden in der gleichen Klasse werden mit Hilfe des Schlüsselwortes this aufgerufen. Java - Einführung Seite 49

50 Konstrukturen Methoden zur Erzeugung von Instanzen. Übergabe von Startwerte für die Attribute. Der Name von Konstruktoren ist immer gleich der Klasse. Automatischer Aufruf durch das Schlüsselwort new(). Java - Einführung Seite 50

51 Parameterloser Konstruktor public Kreis() { radius = 0; farbe = "blau"; } Die Parameterliste ist leer. Es werden Standardwerte für die Instanzvariablen gesetzt. Java - Einführung Seite 51

52 Standardkonstruktor Für jede Klasse wird automatisiert ein parameterloser Konstruktor angelegt. Der Standard-Konstruktor setzt für Dezimal- und Ganzzahlen einen Wert von 0, für boolsche Variablen false, Zeichenvariablen auf '\u0000' und Referenzen auf Null. Java - Einführung Seite 52

53 Aufruf des parameterlosen Konstruktor Kreis kreisblau; kreisblau = new Kreis(); Mit Hilfe des Schlüsselwortes new Objekt() wird der parameterlose Konstruktor aufgerufen. Die Attribute des Objektes werden mit den Standardwerten belegt. Java - Einführung Seite 53

54 Übergabe von Parametern public Kreis(double dblradius) { radius = dblradius; farbe = "blau"; } In der Parameterliste werden die verschiedenen Parameter aufgelistet. Die Werte in den Parametern werden jeweils einer Instanzvariablen im Konstruktor zugewiesen. Java - Einführung Seite 54

55 Aufruf des Konstruktor Kreis kreisblau; kreisblau = new Kreis(5); Mit Hilfe des Schlüsselwortes new Objekt(arg01,, argn) wird der passende Konstruktor aufgerufen. Die Attribute des Objektes werden mit den übergebenen Werten belegt. In Abhängigkeit der Anzahl der Argumente und deren Datentyp wird automatisiert der passende Konstruktor aufgerufen. In einer Klasse kann ein parameterloser und andere Konstruktoren vorkommen. Java - Einführung Seite 55

56 Konstante Instanzvariablen private final double pi = ; private final String linienfarbe; Mit Hilfe des Schlüsselwortes final werden Variablen in einer Klasse gekennzeichnet, die nicht durch eine Methode verändert werden dürfen. Jedes Objekt hat den gleichen Wert für eine konstante Instanzvariable. Konstante Instanzvariablen können gleichzeitig deklariert und initialisiert werden. Andre Möglichkeit: Initialisierung im Konstruktor. Java - Einführung Seite 56

57 Initialisierung von konstanten Instanzvariablen public Kreis(double dblradius, String farbe) { radius = dblradius; linienfarbe = farbe; } Die konstante Instanzvariable muss beim Aufruf des Konstruktors initialisiert werden. Java - Einführung Seite 57

58 Statische Attribute static int anzahlkreise; Kreis.anzahlKreise++; Mit Hilfe des Schlüsselwortes static werden Klassenvariablen definiert. Klassenvariablen beschreiben Attribute für die Klasse und sind für alle Instanzen der Klasse gleich. Statische Attribute werden über den Namen der Klasse angesprochen. Klassenvariablen werden häufig in Konstruktoren gesetzt. Java - Einführung Seite 58

59 Statische Methoden static Kreis kreisneu() { final int MAX_KREIS = 2; } if (Kreis.anzahlKreise < MAX_KREIS){ return new Kreis(); } else{ return null; } Java - Einführung Seite 59

60 aufrufen Kreis kreisgruen; kreisgruen = Kreis.kreisNeu(); Klasse.Methode(). Die Methode kann ohne Erzeugung einer Instanz aufgerufen werden. In diesem Beispiel gibt die Klassenmethode ein Objekt Kreis zurück. Java - Einführung Seite 60

61 Dokumentationskommentare Beschreibung von Klassen, Methoden, Schnittstellen, Aufzählungen etc. Dokumentation direkt im Programm. JavaDoc erstellt aus diesen Kommentaren Beschreibungsdateien (meist im Format HTML). Java - Einführung Seite 61

62 Aufbau /** * Anja Aue * Arbeiten mit einem Kreis */ Beginn: Schrägstrich und zwei Sternchen Ende: Sternchen und Schrägstrich Zeilen zwischen Beginn und Ende: Sternchen Mit Hilfe des Add-Zeichens werden vordefinierte Tags gekennzeichnet. Java - Einführung Seite 62

63 Tags in name. Der Name des variable. Die Parameter, die an eine Methode übergeben variable. Welcher Wert wird version. Version der jdk-version. Seit wann ist die Funktionalität implementiert? Java - Einführung Seite 63

64 Beispiel: Methode ohne Rückgabewert /** * Radius eines Kreises setzen radius null */ Java - Einführung Seite 64

65 Beispiel: Methode mit Rückgabewert /** * Fläche eines Kreises berechnen radius flaeche */ Java - Einführung Seite 65